子集模拟中马尔可夫链蒙特卡洛抽样算法比较

文章着重研究子集模拟中马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)抽样算法的抽样效率与计算精度。首先，阐述可靠度子集模拟的基本原理与中间状态样本生成的各种MCMC抽样算法，在稳态马尔可夫链构造基础上提出延迟拒绝MMH(Modified Metropolis Hasting)算法，通过在MMH算法上增加备选样本的延迟拒绝步提高MMH算法的抽样效率；阐述基于随机游走与基于扩散方程MCMC方法中建议分布的差异，进一步对备选样本接受率为1的preconditioned Crank-Nicolson(pCN)算法和条件抽样(Conditional sampling, CS)算法开展研究，证明两种算法的等价性；推导有效样本量的计算方法，提出采用有效样本量与总样本量的比值定义MCMC方法的抽样效率。通过复杂目标分布的样本生成研究不同MCMC抽样算法建议分布及其参数对备选样本接受率与抽样效率的影响，最后通过计算实例研究子集模拟过程采用不同MCMC抽样算法得到失效概率的相对误差及其变异性，揭示不同MCMC抽样算法对失效概率计算精度的影响。研究表明：不同MCMC抽样算法生成备选样本的接受率及其自相关性受建议分布及其参数影响较大，对于复杂的目标分布，pCN算法和CS算法的抽样效率较高，延迟拒绝MMH算法次之；采用CS算法和延迟拒绝MMH算法进行子集模拟得到的失效概率精度较高且变异性较低；增加子集模拟中间状态样本量可以提高失效概率计算精度并降低其变异性。     

供水管网DMA优化分区设计方案

实施独立计量分区(district metered area,DMA)是辅助供水管网管理和漏损识别的重要手段.图划分算法是进行DMA分区的方法之一,常规图划分算法应用中,存在解空间受限、分区后原水流状态易发生较大改变、形成较多串联分区(对流量计算不利)的缺点.在常规图划分算法基础上进行了改进:粗化阶段按照特定规则匹配、合并非输水干管两端的节点,形成简化的管网拓扑结构;分区阶段得到管网初步分区方案;细化阶段提出基于贪心算法、枚举算法、蒙特卡洛算法的分区调整方法,结合改进的仪表安置方法、水力模拟、优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS),对分区方案进行调整.将该方法应用于YX市供水管网,成功进行了分区.     

考虑剔除虚假云服务的制造云服务优选

随着云制造服务模式的兴起,云池中存在大量云服务并掺杂有虚假的云服务,恶意竞争的虚假云服务伤害了云服务提供商的权益,云用户也很难判别真实且优良的云服务。针对该问题,提出基于蒙特卡洛模拟估计的超体积算法来识别和剔除虚假云服务。在剔除虚假云服务的基础上,提出面向云服务可信度评估的基于遗传算法的模糊c均值聚类算法对云服务聚类并进行可信度评估,利用由层次分析法和熵值法构成的制造云服务组合赋权综合评价法,根据可信度等级结合综合评价值对云服务进行优选。以某工程机械交易云平台作为研究对象,验证了所提算法的有效性,算法能有效识别虚假云服务,确定云服务的优先顺序,并选出最佳的云服务。     

基于负荷增长不确定性方法的网架负载能力评估

为了更准确地评估负荷的不确定增长对网架负载能力带来的影响,将所研究电网按经济发展水平划分为4个区域,然后采用蒙特卡洛法对经济发展水平不同区域的负荷进行抽样;分析了每个区域的负荷增长率,得到不同的负荷增长方式,从而对网架负载裕度进行评估;通过引入线路负载率约束,使得规划后的网架能够应对未来小幅度、短时间的不确定性的负荷波动;最后以某省为例对500 kV线路与主变进行最大负载率的计算得到具有最大负载率的500 kV线路与主变。计算结果表明与传统分析方法相比,所述方法能够更加精确地对网架负载能力进行评估。     

失谐叶盘振动可靠性分析的径向基极值响应面法

为了研究随机刚度失谐对叶盘振动可靠性的影响,将径向基函数神经网络与极值响应面结合提出了径向基极值响应面法。选取叶盘材料密度、工作转速、激振力幅值作为随机输入变量,叶盘振幅极值为输出响应,利用拉丁超立方抽样法抽取不同输入样本点,通过有限元分析计算得到各样本点对应的振幅极值响应,用抽取的样本点构建径向基极值响应面,并结合蒙特卡洛法对随机变量进行大批量抽样,将其带入径向基极值响应面分析得到叶盘振动可靠度。结果表明,在随机刚度失谐因素影响下,叶盘振动可靠性降低,更容易发生振动失效。通过与蒙特卡洛法、极值响应面法进行对比,得出径向基极值响应面在保证计算精度的情况下提高了计算效率。     

一种牵引供电系统地震灾害风险评估方法

电气化铁路牵引供电系统的安全可靠至关重要,然而部分地区牵引供电系统面临地震灾害威胁.为有效评估地震灾害下牵引供电系统的风险水平,该文首先采用蒙特卡洛方法模拟地震灾害并得到表征地震动强度的峰值加速度指标;然后通过分析系统主接线,建立系统的有向图逻辑模型,在此基础上,考虑系统停运概率、关键设备损失以及停运时间等因素定义风险指标,提出牵引供电系统地震灾害风险评估方法;最后选取西南地区某规划中的电气化铁路牵引供电系统作为算例,评估系统在地震灾害下的风险.结果表明,该文算法能有效量化牵引供电系统在地震灾害下的风险水平,可实现震后快速损失评估,为灾后抢险、应急物资调配提供参考,也可为牵引供电系统抗震规划提供理论依据.     

基于离散蒙特卡洛的一种3T1R并联机构工作空间分析

针对一种拓扑结构为2-PRPU型的3T1R空间并联机构,采用离散式蒙特卡洛法,通过对动平台转动自由度作离散化处理,在输入对称的情况下,实现了整个空间并联机构的定姿态工作空间、可达工作空间和灵活工作空间的可视化。从定姿态工作空间、灵活工作空间和可达工作空间的角度分析2-PRPU型空间并联机构的工作性能,表明该机构动平台的可达工作空间范围较大,且大部分为灵巧工作空间。这为多自由度空间并联机构的研究和应用提供理论基础。     

基于改进交叉熵算法的电力系统随机生产模拟

蒙特卡洛模拟的计算效率与系统的可靠性密切相关，在其用于高可靠性系统的随机模拟时存在计算效率偏低的问题。为此，提出了一种基于多层交叉熵与对偶变数抽样技术相结合的随机模拟算法。首先使用多层交叉熵构造零方差概率密度函数的近似函数，提高小概率失效事件的抽取概率；其次基于已构造的近似概率函数，采用对偶变数抽样法进行抽样，进一步提高抽样的收敛速度。以IEEE RTS修改系统为例进行了算例分析，算例结果验证了所提出的基于改进交叉熵的电力系统随机生产模拟算法的有效性。